井水水样检测中总硬度的测定方法及软化处理参考

井水是农村及部分城镇的重要水源，但水中钙、镁离子形成的总硬度过高时，会导致水垢沉积、洗涤剂失效甚至影响人体健康。准确测定井水总硬度并选择合适的软化处理，是保障用水安全的关键。本文详细介绍井水总硬度的测定方法及实用软化方案，为基层用水管理提供参考。

井水总硬度的定义与指标解读

井水总硬度指水中钙、镁离子的总浓度，是衡量水质“软硬”的核心指标，主要源于岩石中碳酸钙、碳酸镁的溶解及土壤钙镁盐类的淋溶。

其常用单位为“mg/L（以CaCO₃计）”或“mmol/L”。我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）规定，总硬度（以CaCO₃计）不应超过450mg/L——超过此值的井水会导致水壶结垢、衣物洗后发硬，长期饮用可能增加结石风险。

井水水样的采集与保存要点

准确测定的前提是保证水样代表性。采集时需用清洗干净的聚乙烯瓶（避免玻璃吸附钙镁），采集前用待采井水冲洗瓶体3次，从井口或水泵出口直接接取，避免在死水段采集。

水样需尽快测定（24小时内最佳）；若无法及时检测，加浓硝酸调pH至<2（每升加2~5mL），抑制微生物繁殖与钙镁沉淀，4℃冰箱保存。

注意：采集后避免剧烈摇晃，防止空气中二氧化碳溶入影响碳酸氢根浓度，进而干扰硬度测定。

EDTA络合滴定法——常规测定的标准方法

EDTA滴定法是我国测定水总硬度的国标方法（GB/T 7477-2015），操作简便、成本低，适合90%以上的井水样品。

**试剂准备**：需提前配制0.02mol/L EDTA标准溶液（用基准碳酸钙标定）、pH=10的氨-氯化铵缓冲溶液、0.5%铬黑T指示剂（乙醇或固体粉末）。

**操作步骤**：取50mL水样于锥形瓶，加5mL缓冲溶液、3滴铬黑T，溶液呈酒红色；用EDTA缓慢滴定至纯蓝色，记录消耗体积V₁；同时做空白试验（50mL蒸馏水，同步骤得V₀）。

**计算**：总硬度（CaCO₃计，mg/L）=（V₁-V₀）×C×100.09×1000/V水样——C为EDTA浓度（mol/L），100.09是CaCO₃摩尔质量，V水样为取水体积（mL）。

**注意**：pH必须控制在10左右——过低指示剂不显色，过高钙镁沉淀。若井水含Fe³+、Al³+，加1~2mL三乙醇胺（1+1）掩蔽；含Cu²+加0.5mL5%硫化钠消除干扰。

原子吸收分光光度法——高精度补充方案

对于低硬度（<50mg/L）或干扰复杂的井水（如含重金属），EDTA法误差增大，需用原子吸收法。

**原理**：钙（422.7nm）、镁（285.2nm）对特定波长光有选择性吸收，吸光度与浓度成正比，通过标准曲线求浓度。

**操作**：水样经0.45μm滤膜过滤，加1%硝酸酸化；配制系列标准溶液（0、1、2、5mg/L），测吸光度绘曲线；样品吸光度代入曲线得钙、镁浓度，总硬度=钙×2.5+镁×4.118（2.5是Ca转CaCO₃系数，4.118是Mg转CaCO₃系数）。

**优势**：灵敏度高（检测限0.01mg/L）、干扰小，适合科研或精准监测，但设备成本较高（约2~5万元）。

离子交换法——家庭与小型用户首选

离子交换法是最普及的软化技术，通过钠型树脂交换钙镁离子，适合家庭、小型商户（如理发店）。

**原理**：树脂上的Na+与水中Ca²+、Mg²+交换：2R-Na+Ca²+→R₂-Ca+2Na+；2R-Na+Mg²+→R₂-Mg+2Na+，出水硬度可降至50mg/L以下。

**操作**：树脂需用10%NaCl浸泡24小时活化；装入交换柱，水样自上而下通过（流速5~10m/h）；当出水硬度>10mg/L（树脂失效），用10%NaCl再生（流速2~3m/h，用量为树脂体积3~5倍）。

**注意**：家用软水机需定期加食盐（每月1~2kg），避免树脂污染（如油脂、铁离子会堵塞树脂孔隙）。

石灰-纯碱法——高硬度井水的经济方案

对于总硬度>500mg/L的井水（如石灰岩地区），离子交换法再生频繁，石灰-纯碱法更经济。

**原理**：石灰（Ca(OH)₂）去除暂时硬度（碳酸氢钙/镁）：Ca(HCO₃)₂+Ca(OH)₂→2CaCO₃↓+2H₂O；纯碱（Na₂CO₃）去除永久硬度（硫酸钙/氯化镁）：CaSO₄+Na₂CO₃→CaCO₃↓+Na₂SO₄。

**操作**：先测暂时硬度与永久硬度；计算投加量：石灰（CaO计）=（暂时硬度+0.5×镁硬度）×0.056kg/m³；纯碱=（永久硬度-0.5×镁硬度）×0.106kg/m³；石灰制乳，与纯碱加入反应池，搅拌30分钟，静止沉淀2小时取上清液。

**注意**：反应pH控制在10~11（石灰过量0.1~0.2mmol/L），确保Mg(OH)₂沉淀；温度30~50℃可加快反应，提高沉淀效果。

反渗透法——高品质软水终端方案

若需制备饮用水、食品加工用水等高品质软水，反渗透法是最优选择，可去除95%以上钙镁离子。

**原理**：高压泵将水压至反渗透膜（孔径<0.0001μm），仅水分子通过，钙镁等杂质被截留，出水硬度可<10mg/L。

**操作**：井水需预处理——石英砂过滤（除泥沙）、活性炭（除有机物）、保安过滤器（除>5μm颗粒）；高压泵压力0.4~1.0MPa；回收率50%~75%（1吨井水产0.5~0.75吨软水）。

**注意**：定期用柠檬酸清洗膜（每3~6个月），去除钙镁垢；保安过滤器滤芯每1~2个月更换，反渗透膜寿命2~3年（需检测出水硬度，若升高及时更换）。

软化方法的选择原则

选方法需结合**硬度、用水量、用途**：总硬度<300mg/L选离子交换（家庭用软水机）；>500mg/L选石灰-纯碱（工业用水）；要求高（饮用水）选反渗透。

例如：农村家庭井水350mg/L，用家用钠型树脂软水机（约1000~2000元，每月加1kg食盐）；乡镇企业用水600mg/L，用石灰-纯碱法（处理成本0.3~0.5元/m³）；纯净水厂用反渗透（出水硬度<5mg/L）。